Kools bangunkan teknologi ikatan ultra-besar piuhan rendah untuk interposer tunggal 4-GPU Rubin Ultra

Kools, sebuah syarikat teknologi ikatan (bonding) semikonduktor Korea Selatan, memberitahu pada 10 September bahawa ia telah menyiapkan pembangunan teknologi ikatan ultra-besar berpiuhan rendah bagi merealisasikan interposer tunggal empat GPU pada cip Rubin Ultra keluaran Nvidia.

Teknologi itu menggabungkan lid berkekuan tinggi sebelum proses ikatan dijalankan, supaya pakej ultra-besar dikekang dalam keadaan rata, sementara satu "klac terma" memanaskan dan menyejukkan hanya antara muka ikatan dengan cepat. Menurut Kools, kaedah ini memendekkan masa pemanasan dan penyejukan pakej ultra-besar bersaiz 180×70 mm kepada bawah 10 detik dan mengekang piuhan (warpage) selepas ikatan pada paras 0.1 mm atau kurang.

Reka bentuk awal Rubin Ultra ialah struktur yang mengintegrasikan empat GPU dan 16 unit HBM4E dalam satu pakej CoWoS-L ultra-besar. Namun beberapa laporan menyebut pakej empat die itu dikecilkan kepada struktur dua die kerana masalah pelaksanaan pembuatan dan hasil (yield) pakej. Industri menunjuk piuhan yang timbul ketika interposer bersaiz besar diikat pada substrat ABF sebagai salah satu punca utama. Semakin besar pakej, semakin terkumpul perbezaan pengembangan terma antara interposer dan substrat, sehingga sukar mengekalkan permukaan ikatan yang rata hanya dengan reflow ketuhar konvensional.

Penyelesaian pertama Kools ialah lid berkekuan tinggi. Berbeza dengan kaedah lazim yang memasang lid selepas ikatan selesai, lid berkekuan tinggi digabungkan sebelum ikatan supaya seluruh pakej dikekang rata, kemudian interposer dan substrat diikat dengan tekanan, dan tekanan itu dikekalkan sehingga pateri benar-benar memejal. Ia bukan pembetulan pakej yang sudah melengkung, tetapi menahan pakej daripada melengkung sejak mula proses ikatan.

Masalahnya, lid berkekuan tinggi adalah tebal dan mempunyai kapasiti terma yang besar, sehingga dengan ikatan mampatan terma (TCB) biasa, pemanasan dan penyejukan sahaja mengambil masa lebih seminit. Piuhan dapat dikawal, tetapi produktiviti pengeluaran besar-besaran menurun. Teknologi teras kedua, iaitu klac terma, menyelesaikan kesesakan itu. Ketika pemanasan, laluan terma disekat supaya haba kepala ikatan tidak terlepas ke bahagian penyejuk, membolehkan antara muka ikatan dipanaskan dengan cepat; sebaik ikatan selesai, laluan terma segera dialihkan ke sisi penyejuk untuk membuang haba daripada lid dan bahagian ikatan. Tekanan turut dikekalkan sepanjang penyejukan supaya pakej kekal rata sehingga pateri memejal.

Kools berpendapat struktur ikatan CoWoS-L ultra-besar yang didedahkan TSMC baru-baru ini berkemungkinan besar bertindan dengan paten yang telah difailkannya lebih awal. Syarikat itu menilai bahawa struktur teras dan susunan prosesnya — penggabungan lid berkekuan tinggi sebelum ikatan, pengekangan rata bagi pakej berkeluasan besar, dan pengekalan tekanan sehingga pateri memejal — bertindan secara langsung.

"Gabungan lid berkekuan tinggi dengan TCB yang nampaknya digunakan TSMC bertindan pada struktur terasnya dengan hala tuju yang Kools bangunkan lebih awal dan patenkan," kata Ketua Eksekutif Kools, Cho Jin-hyun. "Kools menambah klac terma pada teknologi ini untuk menghapuskan reflow ketuhar dan menyelesaikan masalah piuhan serta produktiviti pakej ultra-besar secara serentak."

Cho membandingkan perbezaan antara interposer tunggal empat GPU dengan dua pakej dua GPU menggunakan analogi permainan poker. "Interposer tunggal 4-GPU itu four of a kind, manakala dua pakej 2-GPU itu two pair," katanya. "Sama seperti nilai tangan yang berbeza walaupun kadnya sama empat helai, walaupun bilangan GPU sama, dimensi prestasinya berbeza bergantung pada tahap integrasi sistem."

Kools merancang untuk mencadangkan kepada TSMC pengesahan konfigurasi teknologi, rundingan pelesenan, serta penilaian bersama peralatan ikatan ultra-besar berpiuhan rendah. Syarikat itu juga berhasrat mengkomersialkan peralatan ikatan ultra-besar berpiuhan rendah bersaiz 180×70 mm berdasarkan portfolio 277 harta intelek yang dimilikinya, dan meluaskan sasaran penggunaannya kepada pakej AI generasi seterusnya milik Samsung Electronics, SK hynix serta syarikat OSAT global.